316L不銹鋼(00Cr17Ni14Mo2)對氧化性酸、稀堿液、大部分有機酸、無(wú)機鹽、大氣和水蒸氣等都具有良好的耐蝕性,被廣泛用于電廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)、化工廠(chǎng)等,是許多大型裝置升級換代首選的材料。但其在Cl-環(huán)境中,如海洋中易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕及應力腐蝕等,特別是點(diǎn)蝕最為嚴重。在Cl -環(huán)境中,與317、254和3127不銹鋼相比,316L不銹鋼具有最低的點(diǎn)蝕電位,點(diǎn)蝕的可能性最大,甚至可以引起穿孔。而且,點(diǎn)蝕往往還是誘發(fā)應力腐蝕的微裂紋源。
在含Cl-環(huán)境中,影響不銹鋼腐蝕的因素較多,如溫度、Cl-濃度、溶解氧、pH值、流速、浸泡時(shí)間等。其中,溫度和Cl -濃度對溶解氧含量的影響較大,也會(huì )影響氧去極化的腐蝕過(guò)程。目前普遍認為不銹鋼的點(diǎn)蝕電位隨著(zhù)Cl-濃度的增加呈線(xiàn)性減小,點(diǎn)蝕的數量和深度不斷增加;但該結論存在局限性,沒(méi)有充分考慮溶解氧對腐蝕過(guò)程的影響。隨著(zhù)溶液鹽度的增大,溶解氧含量降低,以氧去極化的陰極過(guò)程勢必受到影響。因此,Cl -濃度對316L不銹鋼腐蝕行為的影響規律有待進(jìn)一步深入研究。
遼寧石油化工大學(xué)機械學(xué)院的研究者們通過(guò)長(cháng)周期浸泡試驗,并結合電化學(xué)方法,采用材料特定面積上的蝕孔數量、材料失重等評價(jià)參數研究Cl-濃度、浸泡時(shí)間對316L不銹鋼腐蝕行為的影響,系統研究了316L不銹鋼的點(diǎn)蝕行為規律。
試材選用316L奧氏體不銹鋼,加工成25mm×6mm×4mm,分別經(jīng)240、400、800、1000號砂紙打磨,用去離子水、酒精清洗,吹風(fēng)機吹干。進(jìn)行浸泡腐蝕和電化學(xué)行為研究,結果表明:
(1)316L不銹鋼在含Cl-環(huán)境中的腐蝕呈點(diǎn)蝕特征,點(diǎn)蝕程度與Cl-濃度密切相關(guān),試樣表面的點(diǎn)蝕坑數量均隨著(zhù)浸泡時(shí)間延長(cháng)而呈增多趨勢,但不同濃度溶液中的變化規律不盡相同:其中Cl -濃度為1%、2%和4%時(shí)蝕坑出現的數量較少,浸泡25~25d后,蝕坑數量變化不大,點(diǎn)蝕趨緩,浸泡60d后蝕坑數量約為20~30個(gè);濃度為3%時(shí)點(diǎn)蝕最為嚴重,浸泡15d就出現37個(gè)蝕坑,且隨著(zhù)浸泡時(shí)間延長(cháng),蝕坑數量明顯增多,浸泡45d后,蝕坑數量增加較少,點(diǎn)蝕趨緩,浸泡60d后試樣表面蝕坑數量達到120多個(gè),發(fā)生嚴重點(diǎn)蝕。
(2)316L不銹鋼在NaCl溶液中鈍化膜的形成是緩慢的,膜結構具有不完整性,為點(diǎn)蝕的孕育、萌生提供了結構條件,而點(diǎn)蝕一旦形成,在自催化作用下繼續發(fā)展。
(3)316L不銹鋼在Cl-體系中的腐蝕行為是Cl-濃度與溶解氧共同作用的結果。溶液中的Cl -含量的增加一方面為加速腐蝕提供了物質(zhì)條件,促進(jìn)腐蝕;另一方面,減少了介質(zhì)中溶解氧的含量,抑制了腐蝕,兩者的綜合作用使腐蝕得以控制。